RU194496U1 - ADAPTIVE DIGITAL FILTER FOR THE SUPPRESSION OF NON-FLUCTUATION INTERFERENCE - Google Patents
ADAPTIVE DIGITAL FILTER FOR THE SUPPRESSION OF NON-FLUCTUATION INTERFERENCE Download PDFInfo
- Publication number
- RU194496U1 RU194496U1 RU2019119679U RU2019119679U RU194496U1 RU 194496 U1 RU194496 U1 RU 194496U1 RU 2019119679 U RU2019119679 U RU 2019119679U RU 2019119679 U RU2019119679 U RU 2019119679U RU 194496 U1 RU194496 U1 RU 194496U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- multipliers
- delay
- signal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H21/00—Adaptive networks
- H03H21/0012—Digital adaptive filters
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
- H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
- H04L25/03012—Arrangements for removing intersymbol interference operating in the time domain
- H04L25/03019—Arrangements for removing intersymbol interference operating in the time domain adaptive, i.e. capable of adjustment during data reception
- H04L25/03057—Arrangements for removing intersymbol interference operating in the time domain adaptive, i.e. capable of adjustment during data reception with a recursive structure
- H04L25/03063—Arrangements for removing intersymbol interference operating in the time domain adaptive, i.e. capable of adjustment during data reception with a recursive structure using fractionally spaced delay lines or combinations of fractionally and integrally spaced taps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Noise Elimination (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована в устройствах цифровой обработки сигналов, с возможностью искажения в каналах внешних нефлуктуационных помех. Технический результат заключается в повышении точности фильтрации нефлуктуационных помех и в снижении уровня нефлуктуационных помех на выходе адаптивного цифрового фильтра. Адаптивный цифровой фильтр содержит первый и второй регистры задержки, перемножители, сумматоры, интеграторы, схему адаптивной подстройки весовых коэффициентов, содержащую последовательно соединенные блок вычисления производной и блок вычисления модуля, первый и второй регистры задержки, вход последнего соединен с выходом преобразователя комплексной огибающей сигнала и комплексно сопряженную огибающую.The utility model relates to radio engineering and can be used in digital signal processing devices, with the possibility of distortion in the channels of external non-fluctuation interference. The technical result consists in increasing the accuracy of filtering non-fluctuation noise and in reducing the level of non-fluctuation noise at the output of an adaptive digital filter. The adaptive digital filter contains the first and second delay registers, multipliers, adders, integrators, an adaptive weighting adjustment circuit, containing a derivative calculation unit and a module calculation unit connected in series, the first and second delay registers, the input of the latter is connected to the output of the complex envelope signal converter and complex conjugate envelope.
Description
Область техники, к которой относится полезная модель.The technical field to which the utility model belongs.
Полезная модель относится к области радиотехники и может быть использована в устройствах цифровой обработки сигналов, проходящих по каналам связи, в которых существует возможность искажения сигналов, связанных с наличием в каналах внешних нефлуктуационных помех.The utility model relates to the field of radio engineering and can be used in digital signal processing devices passing through communication channels, in which there is the possibility of signal distortion associated with the presence of external non-fluctuation interference in the channels.
Уровень техники.The level of technology.
Как известно, помеха - это любое воздействие, накладывающееся на полезный сигнал и затрудняющее его прием. Помехи весьма разнообразны как по своему происхождению, так и по физическим свойствам [Электронный ресурс: https://koralexand.ru/?page_id=105].As you know, interference is any effect superimposed on a useful signal and making it difficult to receive. The interference is very diverse both in its origin and in physical properties [Electronic resource: https://koralexand.ru/?page_id=105].
На входе приемника наряду с флуктуационной (шумовой) помехой часто присутствуют и разного рода нефлуктуационные (нешумовые, структурные) помехи, наиболее типичные из которых следующие: гармонический сигнал, сигнал с бинарной фазовой манипуляцией псевдослучайной последовательностью (ПСП-ФМ), ретранслированный сигнал [Электронный ресурс: http://www.autex.spb.su/download/dsp/dspa/dspa2003/tom1_23.pdf].At the input of the receiver, along with fluctuation (noise) interference, various non-fluctuation (non-noise, structural) interferences are often present, the most typical of which are the following: harmonic signal, signal with binary phase shift pseudo-random sequence (PSP-FM), relayed signal [Electronic resource : http://www.autex.spb.su/download/dsp/dspa/dspa2003/tom1_23.pdf].
Эффективным способом борьбы с нефлуктуационными помехами в каналах связи является использование адаптивных фильтров (АФ), обычно реализуемых как нерекурсивные цифровые фильтры с регулируемыми весовыми коэффициентами (ВК), включаемых на входе демодулятора сигнала.An effective way to combat non-fluctuation noise in communication channels is to use adaptive filters (AF), which are usually implemented as non-recursive digital filters with adjustable weight coefficients (VC), included at the input of the signal demodulator.
Элемент выходной последовательности нерекурсивного фильтра длиной N в пространстве комплексных огибающих можно записать следующим образом:An element of the output sequence of a non-recursive filter of length N in the space of complex envelopes can be written as follows:
где Xi=[xi, xi-1, …xi-N+1]Т - вектор последовательности входных отсчетов;where X i = [x i , x i-1 , ... x i-N + 1 ] T is the vector of the sequence of input samples;
- вектор ВК в i-й момент времени; т - символ транспонирования. - VC vector at the i-th moment of time; t is the transpose symbol.
При одинаковой структуре фильтры такого типа отличаются способами настройки вектора ВК, направленными на минимизацию заданной целевой функции.With the same structure, filters of this type differ in the ways of tuning the VC vector, aimed at minimizing a given objective function.
Из уровня техники [авторское свидетельство SU 1707740 А1, опубл. 23.01.1992] известен цифровой нерекурсивный фильтр, который включает регистр задержки, семнадцать блоков регистраторов задержки, шестнадцать сумматоров и вычислитель, соединенные с соответствующей коммутацией двоичных разрядов.From the prior art [copyright certificate SU 1707740 A1, publ. 01/23/1992] a digital non-recursive filter is known, which includes a delay register, seventeen delay recorder blocks, sixteen adders and a computer connected to the corresponding binary switching.
Недостатком известного устройства является то, что в нем отсутствует возможность адаптации к параметрам сигнала, то есть фильтр использует изначально заданные параметры коррекции сигнала, не зависящие от изменений параметров помех.A disadvantage of the known device is that it does not have the ability to adapt to signal parameters, that is, the filter uses the initially set signal correction parameters that are not dependent on changes in interference parameters.
Из уровня техники [патент RU 99623 U1, опубл. 20.11.2010] известен адаптивный фильтр сигнала, состоящий из блока вводного устройства, блока контура адаптации, блока компенсатора динамической ошибки и блока идентификатора. Блоки данного устройства, по средствам входящих в них электрических и/или электронных элементов, реализуют принцип фильтрации скалярного сообщения с блоком идентификации дисперсии случайной помехи, позволяющий компенсировать априорно неизвестный поток помех обрабатываемого сигнала, обусловленных априорно неизвестным потоком погрешностей измерений, и/или погрешностью состояния источника сигнала, и/или внешними шумами.The prior art [patent RU 99623 U1, publ. November 20, 2010] an adaptive signal filter is known, consisting of an input device block, an adaptation loop block, a dynamic error compensator block, and an identifier block. The blocks of this device, by means of the electric and / or electronic elements included in them, implement the principle of filtering a scalar message with a random noise dispersion identification block, which allows you to compensate for the a priori unknown noise stream of the processed signal caused by an a priori unknown flow of measurement errors and / or source state error signal, and / or external noise.
Недостатком известного устройства является то, что оно осуществляет фильтрацию только шумовых помех, и в нем невозможна фильтрация нефлуктуационных помех.A disadvantage of the known device is that it filters only noise interference, and filtering non-fluctuation interference is impossible in it.
Из уровня техники [авторское свидетельство SU 1764145 А1, опубл. 23.09.1992] известен адаптивный фильтр, содержащий два цифровых фильтра, сумматор, пороговый блок, блок задания весовых коэффициентов, источник единичного сигнала, блок деления, служащий для выделения постоянной составляющей тока или напряжения в условиях переходного процесса.From the prior art [copyright certificate SU 1764145 A1, publ. 09/23/1992] an adaptive filter is known that contains two digital filters, an adder, a threshold block, a unit for setting weight coefficients, a single signal source, a division unit, which serves to isolate a constant component of current or voltage in a transient process.
Недостатком такого устройства является невозможность выделения переменного тока или напряжения на фоне нефлуктуационных помех.The disadvantage of this device is the inability to allocate alternating current or voltage against non-fluctuation interference.
Из уровня техники [Treichler J.R. et al. A new approach to multipath correction of constant modulus signals / IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing, 1983, V. 31, N. 2, pp. 459-472] известен адаптивный фильтр, осуществляющий подавление нефлуктуационных помех, ориентированный на прием сигналов с постоянной огибающей. Он содержит первую и вторую линии задержки, состоящие из последовательно соединенных элементов задержки, перемножители выходных сигналов первой линии задержки с весовыми коэффициентами, выходы которых соединены с входами сумматора, выход которого является выходом устройства и одновременно - входом схемы адаптивной подстройки весовых коэффициентов, состоящей из блока вычисления модуля, вычитателя, блока усиления, перемножителей с выходными сигналами второго регистра и интеграторов.From the prior art [Treichler J.R. et al. A new approach to multipath correction of constant modulus signals / IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing, 1983, V. 31, N. 2, pp. 459-472] there is a known adaptive filter that suppresses non-fluctuation interference, focused on the reception of signals with a constant envelope. It contains the first and second delay lines, consisting of series-connected delay elements, multipliers of the output signals of the first delay line with weight coefficients, the outputs of which are connected to the inputs of the adder, the output of which is the output of the device and at the same time, the input of the adaptive adjustment of weight coefficients, consisting of a block computing a module, a subtracter, a gain block, multipliers with the output signals of the second register and integrators.
В указанном устройстве для настройки вектора весовых коэффициентов нерекурсивного фильтра используется метод, реализующий процедуру:In the specified device to configure the vector of weights of the non-recursive filter, a method is used that implements the procedure:
где d - коэффициент, определяющий степень инерционности и устойчивость процесса адаптации; (⋅)* - знак комплексного сопряжения.where d is a coefficient determining the degree of inertia and stability of the adaptation process; (⋅) * is the sign of complex conjugation.
При этом минимизируется целевой функционал М{ƒi}, где ƒi=(|yi|2-1)2; М{⋅} - знак статистического усреднения. В результате работы АФ происходит выравнивание огибающей принимаемого процесса и, как следствие, уменьшение влияния помехи.In this case, the objective functional M {ƒ i } is minimized, where ƒ i = (| y i | 2 -1) 2 ; M {⋅} is the sign of statistical averaging. As a result of AF operation, the envelope of the received process is aligned and, as a result, the influence of interference is reduced.
Недостатком этого устройства является невозможность подавления нефлуктуационных помех, имеющих, как и полезный сигнал, постоянную огибающую.The disadvantage of this device is the inability to suppress non-fluctuation interference, which, like the useful signal, has a constant envelope.
Наиболее близким по технической сущности аналогом (прототипом предлагаемой полезной модели) является адаптивный фильтр, содержащий первый и второй регистры задержки, состоящие из последовательно соединенных элементов задержки, перемножители выходных сигналов первого регистра задержки с весовыми коэффициентами, выходы которых соединены с входами сумматора, выход которого является выходом устройства и одновременно - входом контура адаптивной подстройки весовых коэффициентов, состоящего из вычитателя, блока усиления, перемножителей с выходными сигналами второго регистра задержки и интеграторов [Уидроу Б., Стирнз С. Адаптивная обработка сигналов / Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1989. - 440 с., рис. 1.24б].The closest technical analogue (the prototype of the proposed utility model) is an adaptive filter containing the first and second delay registers, consisting of series-connected delay elements, multipliers of the output signals of the first delay register with weight coefficients, the outputs of which are connected to the inputs of the adder, the output of which is the output of the device and at the same time - the input of the adaptive adjustment circuit of the weight coefficients, consisting of a subtractor, amplification unit, multipliers the output signals of the second delay register and integrators [B. Widrow, S. Stearns Adaptive Signal Processing / Trans. from English - M.: Radio and Communications, 1989 .-- 440 p., Fig. 1.24b].
В ближайшем аналоге для подстройки вектора весовых коэффициентов нерекурсивного фильтра используется метод, реализующий процедуру:In the closest analogue, a method that implements the procedure is used to fine-tune the vector of weight coefficients of a non-recursive filter:
Wi+1=Wi+2dεiXi,W i + 1 = W i + 2dε i X i ,
где d - коэффициент, определяющий степень инерционности и устойчивость процесса адаптации; εi - сигнал ошибки.where d is a coefficient determining the degree of inertia and stability of the adaptation process; ε i is the error signal.
При этом минимизируется среднеквадратическая ошибка εi. В результате работы адаптивного фильтра (АФ) происходит уменьшение влияния помехи на сигнал.In this case, the mean square error ε i is minimized. As a result of the adaptive filter (AF), the effect of interference on the signal is reduced.
Недостатком устройства-прототипа является невысокая точность подавления помехи и невозможность подавления нескольких нефлуктуационных, например, гармонических помех.The disadvantage of the prototype device is the low accuracy of noise suppression and the inability to suppress several non-fluctuation, for example, harmonic interference.
Раскрытие сущности полезной модели.Disclosure of the essence of the utility model.
Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение точности фильтрации нефлуктуационных помех с учетом известной информации о фазовой структуре сигнала (форме фазового импульса), отличной от фазовой структуры помех.The technical problem to be solved by the claimed utility model is to increase the accuracy of filtering non-fluctuation interference, taking into account known information about the phase structure of the signal (phase pulse shape), different from the phase structure of the interference.
Технический результат, который достигается в предлагаемой полезной модели, заключается в снижении уровня нефлуктуационных помех на выходе адаптивного цифрового фильтра за счет обеспечения возможности реализации метода настройки вектора весовых коэффициентов с учетом известной информации о фазовой структуре сигнала (форме фазового импульса), в результате чего происходит подавление нефлуктуационных помех, имеющих отличную от сигнала фазовую структуру, и повышается точность фильтрации.The technical result that is achieved in the proposed utility model is to reduce the level of non-fluctuation interference at the output of the adaptive digital filter by providing the possibility of implementing the method of tuning the vector of weight coefficients taking into account the known information about the phase structure of the signal (phase pulse shape), as a result of which the suppression non-fluctuation interference having a phase structure different from the signal, and the filtering accuracy is increased.
Поставленная техническая задача решается и технический результат достигается тем, что адаптивный цифровой фильтр для подавления нефлуктуационных помех, содержащий первый и второй регистры задержки, состоящие из последовательно соединенных элементов задержки, перемножители выходных сигналов первого регистра задержки с весовыми коэффициентами, сумматор, перемножители с выходными сигналами второго регистра задержки, интеграторы, согласно заявляемой полезной модели, включает преобразователь комплексной огибающей сигнала в комплексно сопряженную огибающую, вход которого является входом устройства, причем этот вход соединен с входом первого регистра задержки, состоящего из последовательно соединенных первого, второго, третьего элементов задержки, выходы которых соединены с первыми входами первого, второго, третьего перемножителей выходных сигналов первого регистра задержки с весовыми коэффициентами, при этом выходы указанных перемножителей соединены с входами первого сумматора, выход которого является выходом устройства и одновременно - входом схемы адаптивной подстройки весовых коэффициентов, содержащей последовательно соединенные блок вычисления производной, блок вычисления модуля, второй сумматор, на второй вход которого подается постоянное напряжение - G, пропорциональное производной фазового импульса сигнала, а выход соединен с входом четвертого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, а третий вход предназначен для подачи постоянного напряжения - d, определяющего степень инерционности и устойчивость процесса адаптации, причем выход четвертого перемножителя соединен с первыми входами пятого, шестого, седьмого перемножителей, на вторые входы которых поступают выходные сигналы соответствующих последовательно соединенных четвертого, пятого, шестого элементов задержки второго регистра задержки, при этом вход второго регистра задержки соединен с выходом преобразователя комплексной огибающей сигнала в комплексно сопряженную огибающую, а выходы пятого, шестого, седьмого перемножителей с выходными сигналами второго регистра задержки соединены через первый, второй и третий интеграторы со вторыми входами первого, второго и третьего перемножителей выходных сигналов первого регистра задержки с весовыми коэффициентами.The stated technical problem is solved and the technical result is achieved by the fact that an adaptive digital filter for suppressing non-fluctuation interference, containing the first and second delay registers, consisting of series-connected delay elements, multipliers of the output signals of the first delay register with weight coefficients, an adder, multipliers with the output signals of the second register delay, integrators, according to the claimed utility model, includes a converter of the complex envelope of the signal in the complex o conjugate envelope, the input of which is the input of the device, and this input is connected to the input of the first delay register, consisting of series-connected first, second, third delay elements, the outputs of which are connected to the first inputs of the first, second, third multipliers of the output signals of the first delay register with weighting factors, while the outputs of these multipliers are connected to the inputs of the first adder, the output of which is the output of the device and at the same time - the input of the adaptive circuit adjustment of weighting coefficients, containing a series-connected derivative calculation unit, a module calculation unit, a second adder, to the second input of which a constant voltage is applied - G proportional to the derivative of the phase pulse of the signal, and the output is connected to the input of the fourth multiplier, the second input of which is connected to the output of the first adder and the third input is designed to supply a constant voltage - d, which determines the degree of inertia and stability of the adaptation process, and the output of the fourth The amplifier is connected to the first inputs of the fifth, sixth, and seventh multipliers, the second inputs of which receive the output signals of the corresponding series-connected fourth, fifth, and sixth delay elements of the second delay register, while the input of the second delay register is connected to the output of the complex envelope signal into a complex conjugate envelope and the outputs of the fifth, sixth, seventh multipliers with the output signals of the second delay register are connected through the first, second and third integrators with about the second inputs of the first, second and third multipliers of the output signals of the first delay register with weights.
Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.
Сущность полезной модели поясняется следующими чертежами:The essence of the utility model is illustrated by the following drawings:
на фиг. 1 представлена структурная схема заявляемого адаптивного цифрового фильтра для подавления нефлуктуационных (нешумовых, структурных) помех;in FIG. 1 presents a structural diagram of the inventive adaptive digital filter to suppress non-fluctuation (non-noise, structural) interference;
на фиг. 2 показаны импульсная и амплитудно-частотная характеристики заявляемого адаптивного цифрового фильтра при действии гармонической помехи;in FIG. 2 shows the pulse and amplitude-frequency characteristics of the inventive adaptive digital filter under the action of harmonic interference;
на фиг. 3 представлены зависимости вероятности ошибки при приеме сигнала на фоне гармонической помехи;in FIG. Figure 3 shows the dependences of the probability of error when receiving a signal against a background of harmonic interference;
на фиг. 4 представлены зависимости вероятности ошибки от количества гармонических помех при приеме сигнала с использованием заявляемого адаптивного цифрового фильтра;in FIG. 4 presents the dependences of the probability of error on the amount of harmonic interference when receiving a signal using the inventive adaptive digital filter;
на фиг. 5 показан график зависимости вероятности ошибки от длины N заявляемого адаптивного цифрового фильтра.in FIG. 5 shows a plot of the probability of error on the length N of the inventive adaptive digital filter.
Чертеж на фиг. 1 содержит следующие позиции:The drawing in FIG. 1 contains the following items:
1 - преобразователь комплексной огибающей сигнала в комплексно сопряженную огибающую;1 - Converter complex envelope of the signal in a complex conjugate envelope;
2, 3, 4 - первый, второй, третий элементы задержки первого регистра задержки;2, 3, 4 - the first, second, third delay elements of the first delay register;
5, 6, 7 - первый, второй, третий перемножители выходных сигналов первого регистра задержки с весовыми коэффициентами;5, 6, 7 - the first, second, third multipliers of the output signals of the first delay register with weights;
8 - первый сумматор;8 - the first adder;
9 - блок вычисления производной;9 - block computing the derivative;
10 - блок вычисления модуля;10 - unit calculation module;
11 - второй сумматор;11 - second adder;
13, 14, 15 - первый, второй и третий интеграторы;13, 14, 15 - the first, second and third integrators;
12 - четвертый перемножитель,12 - the fourth multiplier,
16, 17, 18 - пятый, шестой, седьмой перемножители с выходными сигналами второго регистра задержки;16, 17, 18 - the fifth, sixth, seventh multipliers with the output signals of the second delay register;
19, 20, 21 - четвертый, пятый, шестой элементы задержки второго регистра задержки.19, 20, 21 - the fourth, fifth, sixth delay elements of the second delay register.
Осуществление полезной модели.Implementation of a utility model.
Адаптивный цифровой фильтр нефлуктуационных помех (фиг. 1) содержит преобразователь комплексной огибающей сигнала в комплексно сопряженную огибающую 1, вход которого является входом устройства, причем этот вход соединен с входом первого регистра задержки, состоящего из последовательно соединенных первого, второго, третьего элементов задержки 2, 3, 4, выходы которых соединены с первыми входами первого, второго, третьего перемножителей выходных сигналов первого регистра задержки с весовыми коэффициентами 5, 6, 7. Выходы этих перемножителей 5, 6, 7 соединены с входами первого сумматора 8, выход которого является выходом устройства и одновременно - входом схемы адаптивной подстройки весовых коэффициентов, содержащей последовательно соединенные блок вычисления производной 9, блок вычисления модуля 10, второй сумматор 11, на второй вход которого подается постоянное напряжение - G, пропорциональное производной фазового импульса сигнала, а выход соединен с входом четвертого перемножителя 12, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора 8, а на третий вход подается постоянное напряжение - d, определяющее степень инерционности и устойчивость процесса адаптации. Причем выход четвертого перемножителя 12 соединен с первыми входами пятого, шестого, седьмого перемножителей 16, 17, 18, на вторые входы которых поступают выходные сигналы соответствующих последовательно соединенных четвертого, пятого, шестого элементов задержки 19, 20, 21 второго регистра задержки, при этом вход второго регистра задержки соединен с выходом преобразователя комплексной огибающей сигнала в комплексно сопряженную огибающую 1, а выходы пятого, шестого, седьмого перемножителей с выходными сигналами второго регистра задержки 16, 17, 18 соединены через первый, второй и третий интеграторы 13, 14, 15 со вторыми входами перемножителей выходных сигналов первого регистра задержки с весовыми коэффициентами 5, 6, 7.An adaptive digital filter of non-fluctuation interference (Fig. 1) contains a converter of the complex envelope of the signal into a
Работа устройства основана на использовании известных данных о форме фазового импульса.The operation of the device is based on the use of known data on the shape of the phase pulse.
Используем запись сигнала через комплексную огибающую:We use the signal recording through the complex envelope:
s(t)=Re[A(t)⋅exp(jω0t)],s (t) = Re [A (t) ⋅exp (jω 0 t)],
где A(t)=A0exp[-jΨ(t)] - комплексная огибающая; Ψ(t) - информационная составляющая фазы сигнала.where A (t) = A 0 exp [-jΨ (t)] is the complex envelope; Ψ (t) is the information component of the signal phase.
Определим модуль производной от комплексной огибающей:Define the modulus of the derivative of the complex envelope:
|A'(t)|=A0|-jΨ'(t)⋅ехр[-jΨ(t)]|=A0|Ψ'(t)|=A0⋅G,| A '(t) | = A 0 | -jΨ' (t) ⋅ exp [-jΨ (t)] | = A 0 | Ψ '(t) | = A 0 ⋅ G,
где G=|Ψ'(t)| - модуль производной информационной составляющей фазы (наклон фазового импульса) сигнала.where G = | Ψ '(t) | - the module of the derivative of the information component of the phase (slope of the phase pulse) of the signal.
Заявляемое устройство реализует способ подстройки вектора весовых коэффициентов, контролирующий форму фазового импульса принимаемого сигнала, и с учетом уравнения (I) имеет следующий вид:The inventive device implements a method of adjusting the vector of weights, controlling the shape of the phase pulse of the received signal, and taking into account equation (I) has the following form:
С его помощью минимизируется целевой функционал With its help, the target functionality is minimized.
где yi - дискретные отсчеты комплексной огибающей A(t); М - знак математического усреднения.where y i are discrete samples of the complex envelope A (t); M is the sign of mathematical averaging.
Весовые коэффициенты Wi формируются первым, вторым и третьим интеграторами 13, 14, 15.Weighting factors W i are formed by the first, second and
Входные дискретные отсчеты комплексной огибающей xi поступают на вход первого регистра задержки, состоящего из последовательно соединенных первого, второго и третьего элементов задержки 2, 3, 4, а с их выходов поступают на входы перемножителей выходных сигналов первого регистра задержки с весовыми коэффициентами 5, 6, 7 вектора отсчетов Xi с весовыми коэффициентами Wi, формируемыми первым, вторым и третьим интеграторами 13, 14, 15. Сигналы с выходов перемножителей выходных сигналов первого регистра задержки с весовыми коэффициентами 5, 6, 7 поступают на входы первого сумматора 8, выход которого является выходом устройства. Эта структура представляет собой нерекурсивный фильтр, реализующий процедуру подстройки вектора весовых коэффициентов, контролирующую форму фазового импульса принимаемого сигнала, и формирующий отсчеты yi выходного сигнала адаптивного цифрового фильтра.The input discrete samples of the complex envelope x i go to the input of the first delay register, consisting of first, second and
В процессе адаптации происходит коррекция весовых коэффициентов Wi в соответствии с уравнением (II). Для этого выходной сигнал адаптивного цифрового фильтра дифференцируется блоком вычисления производной 9, затем вычисляется модуль производной в блоке вычисления модуля 10, и сигнал подается на второй сумматор 11, на. второй вход которого подается постоянное напряжение - G, пропорциональное производной фазового импульса сигнала. Это позволяет сравнить текущую величину наклона фазового импульса сигнала с идеальной априорно заданной величиной G.In the process of adaptation, the correction of the weight coefficients W i occurs in accordance with equation (II). For this, the output signal of the adaptive digital filter is differentiated by the
При наличии в канале связи нефлуктуационных (нешумовых, структурных) помех эти величины будут отличаться, и второй сумматор 11 сформирует управляющее напряжение, пропорциональное их разности, которое будет использовано для подстройки вектора весовых коэффициентов в соответствии с уравнением (II). Для этого сигнал с выхода второго сумматора 11 подается на вход перемножителя 12, на второй вход поступает выходной сигнал адаптивного фильтра yi, а на третий вход подается постоянное напряжение - d, определяющее степень инерционности и устойчивость процесса адаптации. Сформированный таким образом сигнал перемножается в перемножителях с выходными сигналами второго регистра задержки 16, 17, 18 с вектором отсчетов комплексно сопряженной огибающей Xi*, задержанных во втором регистре задержки на элементах задержки 19, 20, 21:If there is non-fluctuation (non-noise, structural) interference in the communication channel, these values will differ, and the
Выходные сигналы перемножителей с выходными сигналами второго регистра задержки 16, 17, 18 поступают на входы первого, второго и третьего интеграторов 13, 14, 15, осуществляющих коррекцию вектора весовых коэффициентов Wi+1.The output signals of the multipliers with the output signals of the
На фиг. 2 показана импульсная характеристика заявленного устройства в установившемся режиме при действии гармонической помехи для длины первого и второго регистров задержки N=256 элементов, а также соответствующая ей амплитудно-частотная характеристика. Отдельно приведены действительные Re и мнимые Im части коэффициентов wk. АФ в процессе адаптации формирует "ноль" амплитудно-частотной характеристики на частоте гармонической помехи, то есть осуществляет режекцию помехи.In FIG. 2 shows the impulse response of the claimed device in steady state under the action of harmonic interference for the length of the first and second delay registers N = 256 elements, as well as the corresponding amplitude-frequency characteristic. The real Re and imaginary Im parts of the coefficients w k are shown separately. AF in the process of adaptation generates a “zero” amplitude-frequency characteristic at the frequency of harmonic interference, that is, performs rejection of the interference.
На фиг. 3 для примера представлены зависимости вероятности ошибочного приема сигнала на фоне гармонической помехи с относительной интенсивностью μ. Штриховые линии соответствуют заявленному устройству, сплошные линии построены без адаптивного фильтра. Выигрыш от использования заявленного устройства в отношении сигнал/шум достигает 2 раз (3 дБ).In FIG. Figure 3 shows, for example, the dependences of the probability of erroneous reception of a signal against a background of harmonic interference with a relative intensity μ. Dashed lines correspond to the claimed device, solid lines are constructed without an adaptive filter. The gain from using the claimed device in terms of signal to noise ratio reaches 2 times (3 dB).
На фиг. 4 показаны зависимости вероятности ошибки от количества гармонических помех, одновременно присутствующих на входе приемника и распределенных с равномерным шагом в полосе 1,5 π/T. Устройство позволяет эффективно бороться как минимум с 4-5 помехами.In FIG. Figure 4 shows the dependences of the probability of error on the number of harmonic noise simultaneously present at the input of the receiver and distributed with a uniform step in the band of 1.5 π / T. The device allows you to effectively deal with at least 4-5 interference.
На фиг. 5 показаны графики, иллюстрирующие зависимость вероятности ошибки от длины N адаптивного цифрового фильтра (количества элементов задержки первого и второго регистров задержки). С ростом N вероятность ошибки уменьшается, стабилизация наступает при N≥256.In FIG. 5 are graphs illustrating the dependence of the probability of error on the length N of an adaptive digital filter (the number of delay elements of the first and second delay registers). With increasing N, the probability of error decreases, stabilization occurs at N≥256.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019119679U RU194496U1 (en) | 2019-06-25 | 2019-06-25 | ADAPTIVE DIGITAL FILTER FOR THE SUPPRESSION OF NON-FLUCTUATION INTERFERENCE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019119679U RU194496U1 (en) | 2019-06-25 | 2019-06-25 | ADAPTIVE DIGITAL FILTER FOR THE SUPPRESSION OF NON-FLUCTUATION INTERFERENCE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU194496U1 true RU194496U1 (en) | 2019-12-12 |
Family
ID=69007378
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019119679U RU194496U1 (en) | 2019-06-25 | 2019-06-25 | ADAPTIVE DIGITAL FILTER FOR THE SUPPRESSION OF NON-FLUCTUATION INTERFERENCE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU194496U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2747199C1 (en) * | 2020-07-05 | 2021-04-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования. "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Digital filter for non-stationary signals |
RU2794548C2 (en) * | 2021-10-14 | 2023-04-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Method for digital filtering of radio pulses with partially overlapping amplitude-frequency spectra and a device for its implementation |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1764145A1 (en) * | 1990-11-06 | 1992-09-23 | Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова | Self-adapting filter |
US20060104342A1 (en) * | 2002-11-08 | 2006-05-18 | Scintera Networks, Inc. | Adaptive coefficient signal generator for adaptive signal equalizers with fractionally-spaced feedback |
US20080256160A1 (en) * | 2005-10-31 | 2008-10-16 | Dan Lusk | Reduction of Digital Filter Delay |
RU99623U1 (en) * | 2010-05-27 | 2010-11-20 | Открытое акционерное общество "Военно-инженерная корпорация" | ADAPTIVE SIGNAL FILTER |
-
2019
- 2019-06-25 RU RU2019119679U patent/RU194496U1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1764145A1 (en) * | 1990-11-06 | 1992-09-23 | Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова | Self-adapting filter |
US20060104342A1 (en) * | 2002-11-08 | 2006-05-18 | Scintera Networks, Inc. | Adaptive coefficient signal generator for adaptive signal equalizers with fractionally-spaced feedback |
US20080256160A1 (en) * | 2005-10-31 | 2008-10-16 | Dan Lusk | Reduction of Digital Filter Delay |
RU99623U1 (en) * | 2010-05-27 | 2010-11-20 | Открытое акционерное общество "Военно-инженерная корпорация" | ADAPTIVE SIGNAL FILTER |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2747199C1 (en) * | 2020-07-05 | 2021-04-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования. "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Digital filter for non-stationary signals |
RU2794548C2 (en) * | 2021-10-14 | 2023-04-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Method for digital filtering of radio pulses with partially overlapping amplitude-frequency spectra and a device for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Thenua et al. | Simulation and performance analysis of adaptive filter in noise cancellation | |
Martinek et al. | Use of adaptive filtering for noise reduction in communications systems | |
US5568411A (en) | Method and apparatus for using polarity-coincidence correlators in LMS adaptive filters | |
CN116320937B (en) | Adaptive dynamic equalization method and adaptive dynamic equalizer | |
RU194496U1 (en) | ADAPTIVE DIGITAL FILTER FOR THE SUPPRESSION OF NON-FLUCTUATION INTERFERENCE | |
JP5029357B2 (en) | Adaptive digital filter, signal processing method, FM receiver, and program | |
Soumya et al. | Application of adaptive filter using adaptive line enhancer techniques | |
Dai et al. | NLMS adaptive algorithm implement based on FPGA | |
RU198305U1 (en) | ADAPTIVE DIGITAL FILTER FOR THE SUPPRESSION OF NON-FLUCTUATION INTERFERENCE | |
US8040944B2 (en) | Adaptive digital filter, signal processing method, FM receiver, and program | |
CN108667538A (en) | The combined estimation method of time delay and amplitude fading under complicated noise | |
KR20090056929A (en) | Waveform equalizing device | |
US7433401B1 (en) | Mixed-mode signal processor architecture and device | |
Rahman et al. | Non Stationary Noise Cancellation in Speech Signals using an Efficient Variable step size higher order filter | |
El Gebali et al. | Multi-frequency interference detection and mitigation using multiple adaptive IIR notch filter with lattice structure | |
Sahoo et al. | Adaptive nonlinear equalizer for SISO wireless channels | |
Lampl | Implementation of adaptive filtering algorithms for noise cancellation | |
Parvathy et al. | Comparative study of adaptive algorithms using MATLAB and verilog | |
US9940946B2 (en) | Sharp noise suppression | |
Sudha | Performance analysis of new time varying LMS (NTVLMS) adaptive filtering algorithm in noise cancellation system | |
Changlani et al. | Simulation of LMS Noise Canceller Using Simulink | |
Rashmi et al. | Adaptive noise cancellation using NLMS algorithm | |
Shen et al. | European Journal of Electrical Engineering | |
Ajjaiah et al. | Adaptive filters using EVSSLMS algorithms based on the communication system | |
Sudha | A New Time-Varying Convergence Parameter for the LMS adaptive filtering algorithm |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB9K | Licence granted or registered (utility model) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20201008 Effective date: 20201008 |